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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.5.2020.tde-07072020-170623
Document
Author
Full name
Juliana da Rocha dos Santos
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2020
Supervisor
Committee
Santos, Paulo Caleb Júnior de Lima (President)
Porto, Catarina Segreti
Scholz, Jaqueline Ribeiro
Ureshino, Rodrigo Portes
Title in Portuguese
Análise da associação dos perfis de expressão gênica e das concentrações de metabólitos com a resposta ao tratamento antitabagismo
Keywords in Portuguese
Abandono do hábito de fumar
Biomarcadores farmacológicos
Bupropiona
Expressão gênica
Nicotina
Vareniclina
Abstract in Portuguese
Introdução: O tabagismo é considerado a maior causa de morbidade e mortalidade evitável no mundo. Estudos têm buscado a identificação de preditores de resposta aos tratamentos de cessação tabágica. Os principais objetivos deste estudo foram analisar a possível associação da expressão de genes alvo e das concentrações de analitos (fármacos antitabagismo, nicotina e seus metabólitos) com a resposta ao tratamento. Métodos: Foram incluídos 105 pacientes fumantes que iniciariam o tratamento com vareniclina (n=74) ou bupropiona (n=31). As análises de expressão gênica foram realizadas através do ensaio customizado RT² Profiler PCR Array, com a inclusão de 17 genes para a análise em células mononucleares de sangue periférico (PBMC). A preparação das amostras de soro para a mensuração dos analitos foi realizada através de uma coluna extratora composta por nanotubos híbridos de carbono e sílica, modificados com a adição de grupos hidrofílicos (material de acesso restrito - RAM) desenvolvida no LATF, Unifal, MG. A mensuração dos analitos foi realizada por cromatografia líquida de alta eficiência em modo column switching, seguida de espectrometria de massa em tandem (HPLC-MS/MS). Os tempos para a coleta de amostras foram: para as análises de expressão gênica (sangue total), antes de iniciar o tratamento (T0), duas e quatro semanas após o início do tratamento (T2 e T4, respectivamente) e para a mensuração dos analitos (soro), as amostras foram coletadas na T2. Resultados: Para as análises de expressão gênica, selecionamos 14 pacientes que obtiveram sucesso e 13 pacientes resistentes ao tratamento com vareniclina. Foi considerado sucesso quando o paciente alcançava abstinência ao tabaco até a 4 ª semana de tratamento e resistente quando o paciente não conseguia parar de fumar até a 4ª semana de tratamento. Foi observada diferença significativa para a expressão do gene CHRNA7: no grupo resistente, amostras dos tempos T2 e T4 apresentaram menor expressão comparadas ao tempo T0 (fold change: 0,38, P=0,007; fold change: 0,67, P=0,004; respectivamente). Para a mensuração dos analitos, a coluna RAM desenvolvida mostrou alta capacidade para a remoção de macromoléculas e de análise conjunta dos diferentes analitos, além de poder ser reutilizada diversas vezes (cerca de 400 ciclos). Os pacientes do grupo resistente tratados com ambos os fármacos apresentaram maior concentração de metabólitos da nicotina na T2. No entanto, não houve associação dos fármacos e seus metabólitos com desfecho de tratamento. Conclusões: Para as análises de expressão gênica, este estudo exploratório mostrou um possível preditor de efetividade no tratamento com vareniclina, reafirmando a associação da subunidade alfa7 para os processos de dependência à nicotina e tratamento antitabagismo. Estes resultados podem contribuir, ao menos em parte, para o desenvolvimento de uma terapia individualizada. Contudo, estudos futuros são necessários para o entendimento do papel da subunidade alfa7 dos receptores acetilcolínicos-nicotínicos no tratamento com vareniclina. Para a mensuração dos analitos, o novo RAM sintetizado é um produto de extremo valor científico, podendo apresentar diversas aplicações em análise de amostras com matrizes complexas, sem muita preparação prévia. Para a associação das concentrações dos fármacos e seus metabólitos com o desfecho de tratamento, são necessários estudos com um maior número amostral
Title in English
Association analysis of gene expression profiles and metabolite concentrations with response for smoking cessation treatment
Keywords in English
Biomarkers pharmacological
Bupropion
Gene expression
Nicotine
Smoking cessation
Varenicline
Abstract in English
Introduction: Smoking is considered the largest cause of preventable morbidity and mortality in the worldwide. Studies have sought to identify predictors of responses to smoking cessation treatments. The main objectives of this study were to analyze the possible association of the expression of target genes and concentrations of analytes (drugs for smoking cessation, nicotine and their metabolites) with the response to treatment. Methods: We included 105 smoker patients who would start treatment with varenicline (n=74) or bupropion (n=31). Gene expression analysis was performed through custom RT² Profiler PCR array assay, including 17 genes for analysis in peripheral blood mononuclear cells (PBMC). Serum sample preparation for the measurement of analytes was performed by an extraction column composed of hybrid carbon and silica nanotubes modified with the addition of hydrophilic groups (restricted access material - RAM) developed by LATF, Unifal, MG. The measurement of analytes was performed by high efficient liquid chromatography, in column switching mode, followed by tandem mass spectrometry (HPLC-MS/MS). Times for sample collection were: for gene expression analysis (total blood), before start of therapy (T0), two and four weeks after start of treatment (T2 and T4, respectively) and for measurement of analytes (serum), the samples were collected at T2. Results: For gene expression analysis, we selected 14 patients who had success and 13 patients resistant to the varenicline treatment. Success was considered to be when a patient achieved tobacco abstinence until the 4th week of treatment and resistant was when a patient had not stopped smoking as of the 4th week of treatment. We observed a significant difference for CHRNA7 gene expression: in the resistant group, samples from T2 and T4 had lower expression compared with T0 (fold change: 0.38, P=0.007; fold change: 0.67, P=0.004; respectively). For measurement of analytes, the developed RAM column showed high capacity to remove macromolecules and joint analyzes of different analytes, besides being able to be reuse manny times (about 400 cycles). Patients from resistant group of the both drugs treatment had a higher concentration of nicotine metabolites in T2. However, there was no association of drugs for smoking cessation and their metabolites with outcome treatment. Conclusions: For gene expression analysis, this exploratory study showed a possible predictor of effectiveness in the treatment with varenicline, reaffirming the association of the Alpha7 subunit for nicotine dependence and smoking therapy processes. These results may contribute, at least in part, to the development of individualized therapy. However, further studies are needed to understand the role of the Alpha7 subunit of acetylcholinic-nicotinic receptors in varenicline treatment. For the measurement of analytes, the new synthesized RAM is a product of extreme scientific value, being able of several applications in the analysis of samples with complex matrices, without much prior preparation. For an association of drugs for smoking cessation and their metabolites with outcome treatment, studies with a larger sample size are needed
 
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Publishing Date
2020-07-09
 
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